电路的过渡过程及换路定律

画出 t =0 +时的等效电路 （注意 uC (0 )、iL (0 )
的作用）
求t=0+ 各电压值。
课堂作业布置:
再见
二00六年十一月
K
t=0 U
uR iL
解: 根据换路定理
iL (0 ) iL (0 ) 0 A
uL
换路时电压方程 : iL 不能突变
U i(0 )R uL (0 )
uL 发生了突变
uL (0 ) 20 0 20V
例2 已知: U 20V、R 1k、L 1H 电压表内阻
RV 500 k 设开关 K 在 t = 0 时打开。
求: K打开的瞬间,电压表两的电压。
K . UV
L 解: 换路前
iL
R
iL (0 )
U R
20 1000
20mA
换路瞬间
iL (0 ) iL (0 ) 20mA
等效电路
K L
UV
iL
R
V
IS
uV (0 ) iL (0 ) RV IS iL (0 ) 20 mA
V 20103 500103
通过本节学习，要求同学们理解过渡过程， 能对一些实际应用能加以分析；充分理解 换路定律的含义，能熟练运用换路定律分 析电路。
5-1 过渡过程及换路定律
名词：稳态、暂态 （电动机起动、制动过程） 知识回顾：电阻电路
K
+ _E
t=0 I
R
I
无过渡过程
电阻是耗能元件，其上电流随电压比例变化，
不存在过渡过程。
所以过渡过程又称为电路的暂态过程。
研究过渡过程的意义
过渡过程是一种自然现象， 对它的研究很重要。过渡过程的 存在有利有弊。有利的方面，如电子技术中常用它来产生各 种波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能出现 过压或过流，致使设备损坏，必须采取防范措施。
2. 换路定律
什么是换路？ 电路状态的改变。
换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变的原因解释如下：
* 自然界物体所具有的能量不能突变，能量的积累或
释放需要一定的时间。所以
电容C存储的电场能量（Wc 1 Cu 2）
2
WC 不ຫໍສະໝຸດ Baidu突变
uC 不能突变
电感 L 储存的磁场能量（WL
1 2
LiL 2）
WL 不能突变
i 不能突变 L
3.换路定律的应用
路；
3. 换路瞬间，iL (0 ) I0 0 电感相当于恒流源， 其值等于I0 ；iL (0 ) 0 ，电感相当于断路。
课堂训练
iK iR iC iL
R1 K 10mA
R2 R3 UC UL
提示：先画出 t=0 - 时的等效电路
uC (0 )、iL (0 ) uC (0 )、iL (0 )
同理:
电感也为储能元件，它储存的能量为磁场能
量
，其大小为：
WL
1 2
Li2
则有电感的电路也存在过渡过程.
结论
1.有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生
变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路 参数改变等）存在过渡过程；
没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡
过程。
2.电路中的 u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进 入“新稳态”，此时u、i 都处于暂时的不稳定状态，
初始值（起始值）：电路中 u、i 在 t=0+ 时的大小。
求解要点： 1. uC (0 ) uC (0 )
iL (0 ) iL (0 )
2. 根据电路的基本定律和换路后的等效
电路，确定其它电量的初始值。
例1 已知: R=1kΩ, L=1H , U=20 V、 开关闭合前 iL 0 A 设 t 0 时开关闭合,求 : iL (0 ), uL (0 )
<电工技术>----电子课件
5.1 电路的过渡过程及换路定律
本单元简介(新课导入)
5.1 电路的过渡过程及换路定律 5.2 RC电路过渡过程及三要素法 5.3 RL电路过渡过程 5.4 积分电路与微分电路
教学内容及要求
本节内容介绍RC、RL电路过渡过程产生的 原因以及过渡过程产生的条件，分析了电 路在过渡过程中所遵循的基本定律即换路 定律。
1 . 电路接通、断开电源 2 . 电路中电源的升高或降低 3 . 电路中元件参数的改变
…………..
换路定律内容:在换路瞬间，电容上的电压、电感 中的电流不能突变。
设：t=0 时换路
0 --- 换路前终了瞬间
0 --- 换路后初始瞬间
则 uC (0 ) uC (0 )
iL (0 ) iL (0 )
1.过渡过程的产生及研究意义
RC电路过渡过程的产生:
KR
+
_U
uC
C
电路处于旧稳态
过渡过程 :
R
+
_U
uC
电路处于新稳态
uC 暂态
稳态
旧稳态 新稳态
U
Uc=0
Uc=U
t
电容为储能元件，它储存的能量为电场能量 ， 其大小为：
WC 1 cu 2 2
因为能量的存储和释放需要一个过程，所以有电
容的电路存在过渡过程。
10000 V
(结论:电感上的电压可以突变大小,方向都不变)
注意:实际使用中要加保护措施
小结
u 、i 1. 换路瞬间， C
L 不能突变。其它电量均可
能突变，变不变由计算结果决定；
2. 换路瞬间，uC (0 ) U 0 0，电容相当于恒压 源，其值等于 U0 ；uC (0 ) 0，电容相当于短